Mbius环与Hückel环

Mbius环是以1863年提出“Mbius带”的德国天文学家 A.F.Mbius的名字命名的,它有好些引人入胜的拓补结构特性。Huckel环则是以本世纪三十年代对有机化学做     

拓扑立体化学的分子设计与实验合成

本文综述了1982年以来拓扑立体化学研究的主要结果。阐述了 Mbius 梯级结构的拓扑特性,总结了合成拓扑立体异构体的 Mbius 带法及其梯级分裂的实验事实及拓扑思想。     

类石墨烯化学中的挑战与机遇

类石墨烯结构超薄的厚度、较大的比表面积和优良的柔韧性为满足人们对便携式透明纳米器件的需求带来了希望.将类石墨烯结构的制备从典型层状材料扩展到层间具有较强作用力的准层状材料以及非层状材料,不但能够丰富类石墨烯材料的种类,而且还可能带来一系列革新的性能和广泛的应用.但是,由于类石墨烯材料在第三维度上缺乏长程有序,使其低维结构的表征和清晰构效关系的建立较为困难.本文系统总结了典型层状结构、准层状结构以及非层状结构类石墨烯材料的制备方法,调研了最近对类石墨烯材料精细结构和缺陷结构的研究进展以及对类石墨烯材料电子结构的调控方法,强调了它们结构-性质之间的关系.另外,描述了基于类石墨烯结构的透明、柔性器件在光电化学催化、光探测器、光电转换、超级电容器等领域中表现出的优异性能和广阔的应用前景.期望本文能够加深人们对这一领域的理解,为今后高效能源器件的设计提供指导.     

展望硼烯的化学合成

<正>二维材料因独特的尺度具备一系列宏观材料所未有的物理和化学性质,相关研究不仅充分展示了材料世界的魅力,而且为制造下一代电子器件提供了重要科学与技术基础。二维材料研究的热点之一是寻找新的具有更独特结构和物性的单原子层材料,以丰富整个二维材料的家族。自发现石墨烯之后,国际上已报道了数百种二维材料,它们展现的晶格结构和物性可谓多姿多彩。然而,令人惊讶的是,像石墨烯这样具有纯平面原子结构且由单一元素组成的二维材料一直未见报道。直到2016年,二维硼单层-硼烯-的出现材料改变了这     

石墨烯基光学复合材料及其光学应用

石墨烯是近年来发现的一种新型二维晶体碳材料,由单层碳原子构成,具有规则六方对称的蜂巢结构,使其表现出优异的力学、电学和光学性能,近年来迅速成为材料学及光电化学等领域研究热点。本文综述了石墨烯基光学复合材料及其光学应用的研究进展,展望了石墨烯基光复合材料的光学应用前景及发展方向。     

基于层状过渡金属氧族化合物原位插层结构的研究进展

利用客体插层剂原位插层到二维层状材料, 不仅能够在原子尺度上实现对材料电子结构和本征物理性质的调控, 提高材料的载流子浓度、迁移率、磁学、光学和热学等物理性质, 而且还有望拓展其在光电子器件、能源存储与转化以及光电催化等方面的应用. 近年来, 探索合适的方法制备具有不同类型和功能的二维插层新结构已逐渐成为材料科学、物理、化学等领域的研究热点. 由于独特的电子结构和优异的性能, 二维层状过渡金属氧族化合物材料作为插层主体的插层结构受到了研究人员的广泛关注. 本文选取过渡金属氧族化合物为对象, 综述了不同种类插层剂原位插层合成方法(如碱金属插层、非碱金属原子插层、聚合物插层、有机小分子插层、还原氧化石墨烯插层), 提出了通过系列方法影响层间作用力以及利用晶体各向异性等工艺来实现新型插层结构的原位合成策略, 并展望了新型插层材料在电、磁、光、热、锂电、催化等众多领域的潜在应用前景.     

新型二维功能材料及衍生物的设计和制备

二维功能材料的制备方法常见的有以下几种:(1)机械剥离或液相剥离具有面间弱相互作用、面内强共价键合作用的层状材料生成单层或少数层的二维材料;(2)化学合成方法;(3)Langmuir-Blodgett单分子膜技术法;(4)层层自组装法;(5)化学气相沉积法;(6)分子束外延法和(7)原子层沉积技术法。这些材料及其有机-高分子衍生物具有独特的结构特征和优异的性质,在场效应晶体管、光调制器、锁模和Q开关激光、光限幅、信息和能源存储、射频器件、化学传感器等领域具有重要的潜在应用价值。近年来,除了众所周知的石墨烯外,其他诸如类石墨烯的无机纳米材料(六方氮化硼、过渡金属卤化物、石墨化氮化碳、层状金属氧化物等)、二维聚合物、金属-有机框架、钙钛矿、黑磷等二维材料也被广泛研究或探索。开发或探索更多二维材料应用的关键是设计和制备新颖的二维材料和它们的有机-高分子衍生物。在不久的将来,兼具规模经济和功能行为的二维材料化学的突破将极大地驱动新型二维材料应用领域的拓展。本文综述了二维材料的基本概念、研究进展、亟待解决的关键问题和未来的发展趋势。     

科学家在石墨烯纳米孔研制中取得进展

正石墨烯是由单层碳原子以蜂窝状点阵组成的典型二维纳米材料,完美单层石墨烯对于任何分子均不能渗透,是迄今为止厚度最薄且能分离不同两相的隔膜材料。带有纳米孔的石墨烯则表现出优异的溶液离子和气体分子选择性,在海水淡化、污水处理、空气净化等领域具有广阔的应用前景。目前国     

新型二维功能材料及衍生物的设计和制备

二维功能材料的制备方法常见的有以下几种:机械剥离或液相剥离具有面间弱相互作用、面内强共价键合作用的层状材料生成单层或少数层的二维材料;化学合成法;LangmuirBlodgett单分子膜技术法;层层自组装法;化学气相沉积法;分子束外延法和原子层沉积技术法。这些材料及其有机-高分子衍生物具有独特的结构特征和优异的性质,在场效应晶体管、光调制器、锁模和Q开关激光、光限幅、信息和能源存储、射频器件、化学传感器等领域具有重要的潜在应用价值。近年来,除了众所周知的石墨烯外,其他诸如类石墨烯的无机纳米材料(六方氮化硼、过渡金属卤化物、石墨化氮化碳、层状金属氧化物等)、二维聚合物、金属-有机框架、钙钛矿、黑磷等二维材料也被广泛研究或探索。开发或探索更多二维材料应用的关键是设计和制备新颖的二维材料及其有机-高分子衍生物。在不久的将来,兼具规模经济和功能行为的二维材料化学的突破将极大地驱动新型二维材料应用领域的拓展。本文综述了二维材料的基本概念、研究进展、亟待解决的关键问题和未来的发展趋势。     

三维石墨烯材料制备方法的研究进展

石墨烯是由单层碳原子组成的新型二维碳纳米材料,因其众多独特而优异的理化特性,已成为近年来材料科学领域中最耀眼的明星材料。整合二维(2D)石墨烯形成具有微纳米结构的三维(3D)石墨烯材料,可有效调控石墨烯的电学、光学、化学、机械和催化特性。近期研究发现,基于3D石墨烯构建的功能器件在储能、环境、传感及生物分析领域表现出更为突出的性能。因而,制备新型3D石墨烯材料已成为当前石墨烯化学的研究热点。目前3D石墨烯材料的制备方法主要包括溶液自组装、界面自组装、模板介导合成法等。通过改变原材料或制备方法,可以有效调控3D石墨烯柔韧性、多孔性、活性面积、电子传递速度及传质等性能。本文介绍了当前3D石墨烯材料制备方法的研究进展,并简要评述3D石墨烯材料制备研究中所面临的挑战及应用前景。     

二维硼(硼烯)的成功实验获得

正以石墨烯(graphene)为代表的新型二维晶体材料近年来逐渐兴起。二维材料性质各异,且易于调控和集成,其丰富多彩的电子态和物理效应为构筑新型的电子器件提供了新机遇。其中,单元素二维材料由于结构简单、易于分析和调控、可以视为模型化的二维晶体系统。除了石墨烯之外,人们已经成功地制备出了硅烯、锗烯、锡     

类石墨烯二硫化钼及其在光电子器件上的应用

由单层或几层二硫化钼构成的类石墨烯二硫化钼(graphene-like MoS₂)是一种具有类似石墨烯结构和性能的新型二维(2D)层状化合物, 近年来以其独特的物理、化学性质而成为新兴的研究热点. 本文综述了近年来类石墨烯二硫化钼常见的几种制备方法, 包括以微机械力剥离、锂离子插层和液相超声法等为主的“自上而下”的剥离法, 以及以高温热分解、水热法等为主的“自下而上”的合成法; 介绍了其常用的结构表征方法, 包括原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和拉曼光谱等; 概述了类石墨烯二硫化钼的紫外-可见(UV-Vis)吸收、荧光发射等基本光物理性质及其相关机理; 总结了类石墨烯二硫化钼在二次电池、场效应晶体管、传感器、有机电致发光二极管和电存储等光电子器件领域的应用原理及其研究进展, 展望了这类新型二维层状化合物的研究前景.     

石墨烯基三维导电网络结构储能电极材料的研究进展

设计和构筑有效的三维导电网络结构对于优化储能电极材料的性能具有重要意义.石墨烯独特二维结构所具有的超高电荷传导、极大的表面负载空间和可形成三维孔(层)隙骨架结构等特性为制备多样化的复合电极材料提供了基础.本文介绍了近年来基于石墨烯的三维网络结构复合电极材料的构筑及其在电化学储能(如锂离子电池、锂硫电池)应用中的研究进展,结合本实验室的研究工作,着重介绍了石墨烯基复合电极材料结构设计的科学原理,讨论了几种石墨烯复合结构,并对未来石墨烯复合结构体系的构筑及其应用作了展望.     

以三(4-咪唑基苯基)胺为配体的镉配合物的合成、晶体结构和荧光性质

以三(4-咪唑基苯基)胺(TIPA)和碘化镉为原料,分别与环已二酸(H_2CDC)和5-甲基间苯二甲酸(H_2MPDA)在水热条件下反应,得到2个结构不同的配位聚合物[CdI(TIPA)(CDC)_(0.5)]_n(1)和{[Cd(TIPA)(MPDA)]·H_2O}_n(2)。对它们进行了元素分析、红外光谱分析,并利用X射线衍射测定了它们的单晶结构。单晶结构分析显示,配合物1拥有二维两重贯穿的(3,4)-连接的(4.5~2)(4.5~3.7~2)拓扑结构,层与层之间通过弱相互作用连接成三维超分子结构;而配合物2具有二维(3,5)-连接的(4~2.6~7.8)(4~2.6)拓扑的层状结构,层与层之间通过互锁方式连接成三维金属有机骨架。结果说明了有机羧酸在配合物组装过程中起着非常重要的作用。此外,在室温下对2个配合物进行了荧光性质分析。     

像“折纸”一样操控双层二硫化钼电子态

<正>复旦大学物理系吴施伟、刘韡韬课题组与龚新高的计算组合作,通过"折纸"方式,研究与天然结构截然不同的二硫化钼双层材料,实现了对二硫化钼能带结构、能谷、自旋电子态等物理特性的操控。相关研究成果8月31日在线发表于《自然—纳米技术》。以二硫化钼为典型的过渡金属二硫属化物是近年来国际上最受关注的二维量子功能材料之一。二硫化钼具有与单原子厚度的"神奇材料"石墨烯类似的二维层状结构,是一种层状的晶体矿物。深入理解其内在机制,对能带结构、能谷等物理特性进行量子操控,对凝聚态物理学与未来新型的电子学、     

石墨烯透明导电薄膜

石墨烯是一种新型二维晶体材料,它独特的单原子层结构显示出许多优异的物理化学性质。以石墨烯为原料制备的透明导电薄膜继承了石墨烯的优点,与氧化铟锡(ITO)薄膜相比,具有更好的力学强度、透光性以及化学稳定性,已逐渐成为全世界范围内的研究热点。本文首先介绍了石墨烯的光电性能,然后分别从石墨烯透明导电薄膜的前驱体和制备方法两个不同的角度,归纳总结了最近几年石墨烯透明导电薄膜的研究进展,就目前所面临的问题进行了讨论,并展望了石墨烯透明导电薄膜的未来发展。     

石墨烯的光化学修饰方法

石墨烯是由sp2杂化碳原子组成的具有蜂窝状结构的二维原子晶体.石墨烯的共价化学修饰是石墨烯研究领域的一个新的热点,也是石墨烯材料的表面改性和能带调控、以及合成新型二维石墨烯衍生物的重要途径.完整的二维蜂窝结构和离域大π键使得石墨烯的化学性质非常稳定,难以通过常规的化学反应获得高效的表面修饰,这是石墨烯共价化学的主要挑战.近年来,我们发展了一系列基于光化学原理的石墨烯共价修饰方法,利用光化学过程产生的活性自由基实现了石墨烯的高效共价加成和氧化反应,为石墨烯的光化学能带工程奠定了理论和实验基础.本文将以这些研究成果为主线,系统地阐述石墨烯的光化学修饰方法及其二维反应特性,并对该领域的未来发展趋势和所面临的挑战进行简要的展望.     

准二维金属硫属化合物类石墨烯结构的化学合成与组装

无机类石墨烯属于准二维纳米结构体系,因其具有比纯碳石墨烯本身更多的调控参数,比如带隙类型及其带隙宽度可调节等,在电子器件构筑和能量转化存储等领域有着重要的科学意义和广阔的应用前景．近年来,具有准二维特征的金属硫属化合物（metalchalcogenides,MCs）作为类石墨烯结构的重要材料体系受到了广泛关注．本文概述了近年来金属硫属化合物类石墨烯结构的化学制备方法及其可能的组装应用,提出了通过系列方法影响层间作用力及利用晶体各向异性等材料设计与合成策略来实现类石墨烯的化学合成,并展望了类石墨烯的组装结构在能量存储与智能传感领域的应用前景．     

块状和少层黑磷的合成

正黑磷(Black Phosphorus,BP)具有层状结构,而少层黑磷作为一种二维材料,则具有各向异性和随层数可调的性质。与石墨烯相比,黑磷具有可调的带隙;而与过渡金属二硫化物相比,黑磷具有较高的载流子迁移率,因此黑磷在半导体领域崭露头角。黑磷亦具有光热特性和优异的生物相容性,在生物领域如肿瘤治疗等方面应用前景广阔。此     

石墨烯基海绵在止血领域的研究进展

石墨烯基海绵是一类新型的外伤止血材料, 由二维纳米片层构筑形成, 具有多级孔道结构、 快速液体吸收能力及易于表面功能化等特性, 可作为平台式载体实现多功能复合, 在外伤止血领域表现出良好的应用前景. 本文对石墨烯基海绵的外伤止血应用与机制研究进行了综述, 并对其发展前景进行了展望.